Številne kamnine ob vsakodnevnih srečanjih se morda zdijo nezlomljive in nespremenljive. Kamnine pa se spreminjajo. Ena od teh sprememb se imenuje preperevanje in v kratkem in daljšem časovnem obdobju lahko drastično spremeni kamnine na več načinov.
Kaj je preperevanje kamnin?
Preperevanje kamnin opisuje postopek oslabitve in razgradnje kamnin in mineralov. To se lahko zgodi tako zaradi neživih kot živih dejavnikov, kot so temperaturne spremembe, rastline in živali, kisline, soli in voda, bodisi trdna ali tekoča. Preperevanje kamnin poteka v določenem časovnem obdobju. Kamnine na zemeljskem površju se nagibajo k hitrejšemu vremenu kot tiste pod zemljo. Preperevanje je eden od procesov, ki vodijo do proizvodnje tal.
Katere so vrste vremenskih vplivov?
Različne vrste vremenskih vplivov vplivajo na kamnine. Sem spadajo fizično / mehansko preperevanje, kemično preperevanje in biološko preperevanje.
Fizično ali mehansko preperevanje dejansko razbije kamenje na koščke. Ena od metod fizičnega preperevanja vključuje zamrzovanje in odtaljevanje vode. V tekoči obliki lahko voda zdrsne med pore ali razpokami v kamninah. Če ta voda zamrzne, se bo razširila znotraj teh skal. Prostornina se lahko poveča tudi za 10 odstotkov, kar močno pritiska na kamnine. To se imenuje zagozditev ledu ali kriofrakturiranje, ker se led skozi čas dejansko zagozdi. Ko se led odtali in ponovno tvori tekočo vodo, bodo deli kamnine z drobnimi koščki odneseni z erozijo. Voda igra glavno vlogo pri fizičnem preperevanju. Lahko vstopi v pore kamenja in gline, povzroči, da se nabreknejo, nato pa okoli njih trdi kamen. Voda dvigne kamenje s podvodnih površin in ko pade nazaj ali udari v druge kamnine, se lahko zlomi.
Sol lahko povzroči vrsto preperevanja, imenovano satja. Podzemna voda s kapilarnim delovanjem pronica v skalne razpoke in sčasoma izhlapi. Tako dobimo kristale soli, ki povečajo tlak v kamninah. Sčasoma se bodo kamni razbili. Tako lahko ostanejo jamice solnih kristalov, ki spominjajo na satje. Preperevanje zaradi vremenskih vplivov kristalizacije soli pogosto najdemo v suhem podnebju.
Ekstremne temperature lahko vplivajo tudi na preperevanje kamenja. Ena vrsta fizičnega preperevanja se imenuje toplotni stres. To je pogost dejavnik v puščavskih podnebjih, kjer so dnevne temperature zelo vroče, nočne pa so lahko precej hladne. Ko se to divje nihanje temperatur ponavlja v daljšem časovnem obdobju, se kamenje sčasoma sesuje in lušči. To dejanje se imenuje piling. Abrazija je še ena vrsta fizičnega preperevanja, pri kateri nenehna izpostavljenost trenju vetra, vode ali ledu postopoma izpostavlja kamenje in ga razgrajuje.
Druga pomembna vrsta preperevanja je kemično preperevanje. Kemično preperevanje je pogosto posledica interakcije vode in temperature v okolju z minerali v kamninah. Pri kemičnih vremenskih vplivih se dejanska molekularna sestava kamnin spremeni. En primer je, ko se ogljikov dioksid kombinira z vodo in ustvarja karbonizacijo, ki daje ogljikovo kislino. Karbonska kislina bo nato raztopila apnenec, ki sčasoma naredi podzemne apnenčaste jame.
Oksidacija je vrsta kemičnega preperevanja, pri katerem bodo kamnine z vsebnostjo železa reagirale s kisikom in vodo, kar vodi do rje. Rust se predstavlja kot klasična rdeče-oranžna barva v železu. Ta rje bo obrabila kamenje. Pri hidrataciji se bodo dejanske kemijske vezi kamnine spremenile zaradi absorpcije vode. Voda na ta način spremeni anhidrit v mavec. Hidracija vodi tudi do deformacije kamnin. Pri dehidraciji se voda odstrani iz kamnine, na primer ko se voda odstrani iz limonita in tvori hematit. Pri hidrolizi se minerali spremenijo, če so izpostavljeni kisli vodi, da nastanejo raztopine, kot je raztopina slane vode. Kemično preperevanje s hidrolizo glinenca omogoča tudi zelo pogoste glinene minerale in kremen. Hidroliza alkalnega glinenca ali ortoklaza lahko povzroči tudi nastanek kaolinita in drugih snovi. Vsi ti kemični procesi vodijo do povečanega preperevanja kamnin. Kemično preperevanje je pogostejše in se hitreje pojavlja v tropskih regijah zaradi vročine in obilne vode iz dežja.
Biološko preperevanje je vrsta preperevanja, ki je posledica vplivov rastlin, živali in celo mikrobov. Na primer, drevesna semena bodo sčasoma razbila kamenje, ko odrastejo v zrela drevesa. Korenine dreves se bodo nenehno širile in povzročale razpoke v skalah. Kopanje živali, kot so krti, lahko tudi razbije kamenje. Tudi živali nad zemljo lahko med potovanjem po kopnem razbijejo kamenje. Tako žive kot tudi propadajoče rastline in glive vplivajo na kamnine s proizvodnjo ogljikove kisline. Glive v lišajih delajo na razgradnji kamnin, da sproščajo minerale, simbiotske alge pa sodelujejo v teh mineralih. Ta postopek vodi v luknje v skalah. Tudi drobne bakterije lahko preperejo in spremenijo vsebnost mineralov v kamninah! Sčasoma vsa aktivnost bioloških organizmov povzroči povečano preperevanje kamnin.
Razmerje med vremenskimi vplivi in erozijo
Ko se vremenske razmere sčasoma obrabijo, jih lahko veter ali vodna telesa odnesejo. Ta postopek se imenuje erozija. Erozija se običajno pojavlja v kamninah, preperelih na zemeljski površini. Povsod na Zemlji prevladujejo vremenske razmere in erozija, njihova kombinacija pa v daljšem časovnem obdobju drastično spremeni površino.
Pomembni primeri vremenskih vplivov
Po vsem svetu je veliko primerov preperevanja kamenja, vključno z nekaterimi glavnimi znamenitostmi.
Ste vedeli, da je največji kanjon na zemlji naredila voda? Veliki kanjon v Združenih državah Amerike je bil v sedanji obliki vrezan milijone let zaradi preperevanja kamenja z vodo, zlasti reke Kolorado. Drug primer preperevanja je piling, ki vodi do oblik zemljišč, imenovanih bornhardts. Te kupolaste strukture se običajno pojavljajo v tropskih okoljih; en primer je gora Sugarloaf v Braziliji.
Apnenčaste jame so primer preperevanja. Kemično preperevanje je oblikovalo ogromen jamski sistem narodnega parka Carlsbad Caverns v ZDA.
Apalaške gore v Severni Ameriki so bile nekoč višje od Mount Everesta. Preperevanje in erozija so več milijonov let nosile te gore v spodnji, gladkejši verigi, kakršne so danes.
Neverjetno je misliti, da lahko vremenske vplive kemikalij, rastlin in živali ter mikrobov katere koli velikosti ter dežja in vetra naredijo tako velike spremembe v pokrajini!
Kako vremenske vplive vplivajo na okolje
Preperevanje kamnin ima ključno vlogo pri ravnovesju okolja. Ko se kamnine preperejo od ostrih predmetov do bolj gladkih, so pripravljene prispevati k ustvarjanju tal. Razpadle rastlinske in živalske snovi, bakterije in preperele minerale dajejo rodovitna tla. Več vrst materialov v tleh, vključno s preperelimi koščki kamnin, bolj plodna bodo tla. To je pomembno za gojenje rastlin in kot tako za kmete, ki pridelujejo hrano za ljudi in živali. Če tla ne vsebujejo široke mešanice bioloških in mineralnih komponent, ne bodo tako rodovitna in v nekaterih primerih morda sploh nimajo rodovitnosti.
Človekovo delovanje lahko poveča hitrost preperevanja. Onesnaževanje zraka s fosilnimi gorivi vodi do kislega dežja, ki obrablja kamenje, kot sta marmor in apnenec, ter vse zgradbe ali spomenike iz njih. Zmanjšanje onesnaževanja zraka zaradi proizvodnje fosilnih goriv lahko pomaga preprečiti nadaljnjo škodo okolju zaradi kislega dežja.
